基于性能退化數(shù)據(jù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)剩余壽命預(yù)測(cè).pdf

1、作為飛機(jī)心臟的發(fā)動(dòng)機(jī)是航空安全保障的重點(diǎn)，對(duì)其在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和維護(hù)的各個(gè)階段進(jìn)行精確的可靠性評(píng)估可以有效指導(dǎo)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用和維修管理，這對(duì)保證飛機(jī)飛行安全和降低運(yùn)營(yíng)成本有著至關(guān)重要的意義。
　　隨著故障診斷、預(yù)測(cè)和健康管理技術(shù)的快速發(fā)展、安全性設(shè)計(jì)理念以及各種高精尖制造技術(shù)的應(yīng)用，使得裝備可靠性越來(lái)越高，很難在短時(shí)期內(nèi)獲得足夠多的失效數(shù)據(jù)，因此基于傳統(tǒng)可靠性的方法很難實(shí)現(xiàn)壽命預(yù)測(cè)。然而隨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)的不斷

2、發(fā)展，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用過(guò)程中，積累了大量與壽命信息相關(guān)的性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于這類性能退化數(shù)據(jù)對(duì)高可靠和長(zhǎng)壽命設(shè)備進(jìn)行可靠性分析和壽命預(yù)測(cè)成為趨勢(shì)。
　　本文首先考慮了單參數(shù)情況下，假設(shè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化過(guò)程服從具有正態(tài)誤差項(xiàng)的隨機(jī)過(guò)程，通過(guò)同類設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)得到先驗(yàn)分布，根據(jù)貝葉斯方法將在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合歷史信息實(shí)時(shí)更新模型參數(shù)，利用蒙特卡洛馬爾可夫鏈仿真方法得到后驗(yàn)分布，進(jìn)而預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在一定失效閾值下的剩余壽命。
　　研究了

3、數(shù)據(jù)在多種操作模式下，多維性能監(jiān)測(cè)參量的數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行了參數(shù)的擇優(yōu)選擇、數(shù)據(jù)的降維處理，運(yùn)用主成分分析的方法降維并構(gòu)造失效空間，在此基礎(chǔ)上，定義了將狀態(tài)參量在失效空間的投影和失效中心的歐幾里德距離作為表征航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能狀態(tài)的新參數(shù)，實(shí)現(xiàn)將多性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為一維參數(shù)的特征提取。
　　在得到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能狀態(tài)量之后，基于相似性理論從兩方面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究：（1）性能參數(shù)多維，參照樣本數(shù)量豐富且具有失效數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)進(jìn)行了

4、卡爾曼濾波的再處理，去除了干擾信息后，建立了基于相似性的壽命預(yù)測(cè)方法并采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)仿真數(shù)據(jù)對(duì)建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)模型存在的問(wèn)題，分析原因并對(duì)原模型提出了改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行了工程算例驗(yàn)證和結(jié)果對(duì)比，表明改進(jìn)的方法具有更高的精度和實(shí)用性。（2）性能參數(shù)多維，參照樣本少且未發(fā)生失效。提出了基于支持向量機(jī)和相似性相結(jié)合的壽命預(yù)測(cè)方法，通過(guò)訓(xùn)練樣本建立退化軌跡模型并預(yù)測(cè)參照樣本失效時(shí)間，以支持向量機(jī)預(yù)測(cè)在役樣本運(yùn)行時(shí)間的精度為計(jì)算相似度